磨刀门水道枯季咸潮入侵特性及规律

为探讨珠江河口磨刀门水道盐水入侵规律,采用同步实测的方法对磨刀门水道上至竹银下至口门近半月的水文和盐度进行了测量。结果表明,磨刀门水道盐度总体呈现向上游递减的趋势;口门位置表、底层平均盐度在不同潮型和涨落潮下相差较大,变化范围在1.7%~2.4%之间,尤以枯季分层明显,通常落潮期表、底层盐度差异比涨潮期大;上游竹银位置不同潮型下的表、底层盐度相差较小,平均涨落潮盐度都在0.1%以内;从磨刀门水道沿程表、底层盐度相差比例统计来看,大、中、小潮期间底层平均盐度比表层分别大43.1%、53.4%和77.4%,且流速和盐度的垂向分布存在较好的对应关系,因此小潮期间,更容易出现异重流现象。近口门河段盐度随水深减小而直线递减,上游河段则呈指数递减规律;大潮时,两种分布规律的分界位置距口门23 km左右,中潮和小潮时距口门17 km左右。     

现行黄河口区的水沙动力与汊道演变

近年来黄河入海水沙量持续减少,河口水沙动力和地貌演变出现了新的情势。基于黄河口区实测水文泥沙和利津站水沙数据等,阐述目前黄河口的水沙动力与汊道演变。研究发现,现行黄河口区潮汐存在“潮位一升一降,潮流二次往复,流速四峰四谷”的特征,形成了涨潮北流、涨潮南流、落潮北流和落潮南流4种流动形式,以及近岸与远岸对峙的余流场;河口径流量减少,潮流界和潮区界有所上溯;口门东、北两汊涨落时刻不同步,形成了短时汊道环流。剪切应力计算结果显示,口外悬沙含沙量主要取决于床面的泥沙动态,悬沙含沙量主要受泥沙的沉降和再悬浮控制。口门进出潮水量计算结果显示,口门进潮量北汊大于东汊,而入海水量北汊小于东汊,表明目前北汊趋于衰退,而东汊将逐渐成为径流入海的主汊。     

不同风向对珠江东四口门盐水入侵的影响

采用MIKE3构建珠江东四口门三维水动力数值模型,对枯水期各风向下珠江口的水动力进行模拟,分析北风、东北风和东风对河口涨落潮流速、盐度分布、潮通量的影响。结果表明:表层和底层水体的涨落潮流速变化在风的作用下是相反的。北风促进虎门垂向环流的发展,使小潮期垂向净环流出现频次增加且环流强度增大,导致口门内盐水入侵距离增大,垂向平均盐度增大,东北风的影响与北风相似但幅度较小,东风则相反。北风、东北风使东四口门涨潮量减少,东风使涨潮量增加,落潮量的变化则不仅与风向相关,还与河道走向、垂向环流有关,因此4个口门的落潮量对风的响应有所不同。风的持续作用对虎门盐水入侵影响较大,对其他三口门影响相对较小。     

珠江河口泄洪整治工程方案研究

针对珠江河口泄洪存在的新问题和经济社会发展的新要求，提出的泄洪整治规划基本思路是全面提高口门的泄洪能力．适度调整网河分流比，降低泄洪水位，减轻网河区腹部高风险区的防洪压力，不断改善河道生态与环境和主要内涝区的排水条件。珠江河口泄洪整治总体布局是巩固磨刀门在分泄流域洪水中的主导地位，维持鸡啼门、虎跳门的排洪能力，适度加强洪奇门的排洪作用，适当调整横门、蕉门口主支汉的分流比，维持东、西潮汐通道的现状承泄洪水功能。     

珠江河口口门区滩槽演变及对泄洪的影响研究

受流域来水来沙和高强度的人类活动的影响,珠江河口口门滩槽演变规律复杂,对泄洪安全的影响有待深入研究。本文阐明了珠江河口滩槽近期演变总体特征,揭示了河口拦门沙演变动力机制,评估了不同类别大型涉水工程对泄洪的影响和贡献率,提出了珠江河口径潮控制敏感区的划分方法,量化了涉水工程防洪影响关键控制指标。研究发现:(1)在来沙大幅减少背景下,珠江河口滩涂存在侵蚀后退的可能,滩槽近期演变总体上有利于口门泄洪;(2)季风成沿岸流和洪水径流是塑造磨刀门拦门沙东、西汊发育的主动力,洪水与波浪共同作用是形成拦门沙内、外坡冲刷,拦门沙顶淤高的主要成因;(3)涉水工程对河口洪潮水位、分流比、净泄洪量、纳潮量等影响的群体效应,伶仃洋东四口门桥梁工程群对潮位影响贡献率大于围垦工程,而在西四口门围垦工程对潮位影响更大;(4)引入径潮动力比概念,提出珠江河口径潮控制分区,识别了防洪敏感河段,建立基于单宽流量概念的工程阻水效应判断方法,划分防洪影响敏感水域;(5)综合分析提出了各敏感河段或水域的涉水工程的允许壅水高度,基于口门均衡断面的河相关系,提出涉水工程引起的潮量减幅应控制在1%~2%以内。     

横琴围垦规划方案对磨刀门影响试验研究

在分析珠江河口磨刀门水沙动力的基础上,介绍了横琴新区南部围填海工程总体规划方案。采用珠江河口整体物理模型,通过清水、浑水定床试验,研究了横琴围垦规划方案对磨刀门河口的影响。研究结果表明:规划方案实施后,工程附近的水动力分布将有大幅调整,磨刀门水道涨、落潮量及分流比减少;洪湾水道分流增加,径流动力相应增强;十字门水道及口外湾口水域水动力均减弱。围垦规划方案实施后,磨刀门口外的深槽由双汊变为单汊,拦门沙位置下移,与无工程相比,工程后磨刀门及十字门出口10 a累积淤积厚度有所增;主要浅滩发展速度呈增大趋势,但变化幅度不大。建议对远期规划的岸线走向和线型作适当优化,以减小工程的不利影响。     

磨刀门咸潮物理模型试验-Ⅱ径流量对咸潮上溯的影响

径流的大小是影响河口区咸潮入侵的主要因素。通过磨刀门咸潮物理模型试验,变化上游不同的恒定径流量,观测磨刀门河道咸潮运动规律和咸潮入侵强度的变化特点。试验结果表明流量变化引起的盐度变化上游大于下游,表层大于底层,大潮期间大于小潮期间,落潮阶段大于涨潮阶段。流量对咸界的影响则表现为,流量增加咸界下移,咸界距离河口越远下移幅度越大,咸界距河口最远时咸界下移幅度最大。     

珠江磨刀门河口排洪动力特征及拦门沙演变响应的初步研究

磨刀门河口是珠江八大口门中输水输沙量最大的河口,口外拦门沙发育,其泄洪安全一直是磨刀门口门治理的头等大事。本文基于2003年洪季磨刀门河口拦门沙水域水文观测资料及近年典型洪枯季河床地形资料,分析了河口拦门沙排洪动力特征及拦门沙典型地貌单元对洪水的响应规律。研究结果表明：磨刀门拦门沙水域洪水季节水体分层明显,表现为浮力射流;外海高盐水被拦门沙阻挡,无法越过拦门沙向里侵入;拦门沙对洪水的壅水作用主要表现为低水位的壅高,灯笼山站与大横琴高潮位及低潮位水位差均和马口流量有较好的线性正相关关系。由于洪水季节磨刀门河口径流占显著优势,洪水成为拦门沙演变的主要动力,通过拦门沙典型地貌单元年际、年内演变特征分析发现,在洪水的冲决下拦门沙东、西汊得到较快发展,其中东汊的冲决效果更强烈,当洪水来临时东汊成为排洪的重要通道;洪水对交杯四沙冲刷作用较明显,特别是交杯四沙内侧南北向并岸沙堤易被洪水冲开;受洪水冲刷影响,拦门沙西汊前缘次一级分汊体系的雏形已经形成。     

感潮分汊河道平均分流、分沙比确定方法探讨

在感潮河段,汊道分流、分沙比随涨落潮过程的变化而变化,进行全潮施测较为困难。基于镇扬河段和畅洲汊道、扬中河段太平洲汊道的两次全潮水文测验,探讨了汊道平均分流、分沙比的确定方法。结果表明：涨潮过程中,分流、分沙比变化主要受涨潮流影响,变幅较大,且在高高潮前约2 h,主汊涨潮分流比、分沙比达全潮最大;落潮期间,分流、分沙比变化主要受主、支汊河道阻力对比影响,变幅较小;落潮流对分汊河道河床演变产生主要影响,故可用落潮平均分流比来代表汊道平均分流比。研究结果可为感潮汊道分流比、分沙比测验提供技术支持。     

珠江磨刀门河口拦门沙对排洪影响的初步研究

建立了磨刀门河口二维水动力模型,在对现场实测资料验证良好的基础上,选取开挖中心拦门沙、东汊与西汊疏浚及导堤封堵东汊3个方案,比较了它们对排洪的影响,以探讨河口拦门沙的排洪效应问题。数值模拟表明,拦门沙开挖对磨刀门河口局部水动力特征的影响较小,拦门沙的开挖不能大幅增加洪水排泄的效率;修建导堤封堵东汊会加大挂定角至大井角的水面比降,造成更严重的壅水;东、西汊的浚深对排洪的影响也较小。拦门沙的存在看似对于泄洪有一定的阻碍作用,实际上河口及其拦门沙可以通过地貌形态的自动调整来与洪水径流作用相适应。     

潮汐双向流条件下丁坝水流特性研究

以长江口南支河段为原型,概化并建立水槽数学模型,研究径潮双向流条件下丁坝附近的水流结构。研究表明:丁坝一侧河岸,丁坝下游潮差远大于上游,在丁坝上游潮差小于对岸侧,下游潮差大于对岸侧;落潮时,丁坝回流区与壅水区长度大于涨潮,转流时刻,丁坝坝头附近流速相对较大;河床底部剪切应力变化在涨落急时刻最大,且落潮大于涨潮,转流时刻坝头及坝身迎水侧剪切应力增加明显。     

珠江河口潮流流量变化控制指标初探

随着珠江河口地区滩涂岸线资源开发和涉水工程建设,河口边界形态及动力环境产生了巨大的变化;动力环境变化必然引起河口河床形态的调整,对潮汐河口稳定产生深远的影响。以珠江河口潮汐通道稳定性分析为基础,探讨潮汐河口的河相关系,初步提出了河口潮流变化控制指标。研究建立了珠江河口口门断面面积与多年平均落潮流量之间的关系,并建立了近期口门均衡断面的河相关系;在此基础上,预测了河口潮流变化引起的口门河床冲淤变化。根据河床冲淤变化与口门行洪能力调整的关系,提出了河口口门落潮流量变化控制指标为1%~2%,研究成果为河口涉水工程管理提供了定量指标参考。     

长江口北支围垦对其水动力影响的数值模拟分析

20世纪50年代以来,上海市和江苏省两地对长江口北支实施了大规模围垦,使北支河宽大幅度缩窄,地形边界显著改变。在利用MIKE21_FM构建长江口—杭州湾二维垂向平均潮流数学模型,并用实测数据对模型进行验证的基础上,对北支大规模围垦前后的潮流场进行了模拟分析。研究结果表明：大规模围垦后,北支全河段平均高潮潮位抬升,平均低潮潮位降低;中上游河段涨、落潮流速增大,下游入海河段涨、落潮流速减小;南北支涨潮流汇流点上提至南北支交汇的崇头,涨潮动力增强。     

强涌潮河口河相关系及其验证

分析并提出了有涌潮的强潮河口的河相关系式,其平均水位下的断面面积可用落潮时的流量(含径流量)和含沙量计算,结果较符合实际情况,但强涌潮河口河宽大、水深浅,仅采用涌潮系数仍有一定的误差,如改用涨潮流量和含沙量,则可大幅减小计算误差.本文还给出了潮汐河口纵向河宽放宽率和面积放大率的定义和计算公式.利用钱塘江河口治理前后50年的实测资料,对130 km长河段的相应断面特征、河宽放宽率、面积放大率以及弯道特征计算式进行了验证,取得了满意的验证结果.     

长江口南港水动力及悬沙的时空分布特征

通过2011年8月中旬一个大潮期间长江口南港某横断面上的5个定点水沙观测资料,分析了南港水动力及悬沙在潮周期及横断面上的分布特征。结果表明:在时间尺度上,南港潮位波动以半日分潮为主,日分潮较小;受径流及Stokes漂流的影响,涨潮流流速明显小于落潮流流速;含沙量随潮波动现象明显,波动频率是潮流的2倍;在空间尺度上,南港纵向流速最大值分布在南侧主槽,转流从北侧副槽率先开始;侧向流主要是由科氏力对纵向流的偏转作用形成;北侧副槽平均含沙量大于南侧主槽;半日潮流驱动下,平均含沙量在急流和憩流时刻将分别增大和降低;半日潮流和余流共同驱动下,在落急时刻和涨急时刻分别会增大和降低平均含沙量。     

浙江甬江潮波传播特征及影响因素分析

根据浙江甬江2015年全年潮位资料和洪、枯季水文观测资料,分析了潮波自甬江口门向上游传播过程中变形与衰减规律,并分析了影响因素。结果表明:口门处涨潮历时大于落潮历时,随着潮波上溯,上游奉化江河段落潮历时大于涨潮历时,口门处涨潮流占优,上游支流奉化江河段落潮流占优;河床阻力作用、上游径流顶托是造成潮波沿程变化的主要原因,河床阻力越大,潮波衰减越快,大潮期间潮波衰减比小潮期间更为显著,洪季潮波衰减比枯季更快。     

珠江西四口门盐水入侵数值模拟及分析

采用非结构化三维近海及海洋有限体积模式(Finite Volume Coast and Ocean Model,FVCOM),对2003—2006年间的3个半月周期的珠江西四口门的盐水入侵现象进行了模拟计算。采用多个测站的水位和盐度的实测与模拟值的均方根、绝对平均误差和累积百分率对模型进行了检验。结果表明,其水位预测误差基本能控制在5%范围内,而盐度预测误差基本能控制在10%范围内;对磨刀门口门附近的涨、落潮流速与实测数据进行了对比,吻合较好。研究盐度空间分布发现,咸界的变化周期和潮汐运动规律相似,具有日周期和半月周期波动规律。垂向环流对小潮后盐度迅速上涨起到不可忽视的作用,且在垂向环流时盐水分层明显,盐度垂向梯度大;在小潮低潮位时磨刀门水道存在明显的盐水分层现象,而复杂的地形加剧盐水混合;盐通量变化规律与盐水的上溯规律一致,盐通量与潮通量呈正相关,相关性较好;盐通量与潮能通量呈负相关,且相关性较弱。     

长江口北支近期水流泥沙输移及含盐度的变化特性

为了保障长江口北支的航运功能,满足沿江两岸引排水需求,对20世纪70年代以来长江口水文观测资料进行分析.结果表明:近期北支分流比持续减少,涨潮分流比大于落潮;洪、枯季涨落潮分沙比呈减小之势,且均大于相应的分流比.近年来,泥沙倒灌南支现象有所减弱;北支河段受径流影响逐渐减小,主要受潮流作用影响,但随着下段喇叭口逐渐收缩,...     

长江口盐水入侵特征及规律

在分析长江口2002年3月枯季全潮水文测验资料的基础上,建立了“长江口—杭州湾—舟山群岛”海域大范围二维水流盐度数学模型,对长江口盐水入侵的特征及规律进行了研究。结果表明:受北支盐水倒灌影响,时间上南支某些水域不同于一般的涨(落)憩时盐度达到峰(谷)值,而是涨憩时盐度达到谷值,落憩时盐度达到峰值;空间上南支盐度分布在大潮期间呈现出“高—低—高”的格局,口门处的盐度在涨憩时明显大于落憩时,数值模型计算结果与实测数据分析相一致。同时,通过对北支潮径动力分析可发现,外海潮差越大,上游径流量越小,北支盐水倒灌南支的可能性越大,即北支口分流比随上游径流量呈指数增长,而与外海潮差成反比。研究成果可供研究长江口盐水入侵科技人员参考。